[发明专利]具有优良摩擦性能的润滑油组合物

说明书

本申请是申请号为200480008699.0的中国专利申请的分案申请。

本发明涉及具有优良摩擦性能的润滑油组合物，制备该润滑油组合物的方法，及其用途。

现代变速器、发动机或液压泵的效率不仅依赖于机器零件的性质，还在很大程度上依赖于所用润滑剂的摩擦性能。对于这种润滑剂的开发，特别重要的是了解所用润滑剂组分在成膜和摩擦方面的作用，其中，选择合适的添加剂例如可能导致运输工具的发动机平均燃料消耗降低几个百分点。在此，作为特别有效的润滑剂成分可以提及具有特别低粘度并因而具有低固有摩擦的基础油，以及有机摩擦减低剂（摩擦改进剂）。这种趋势的一个例子是最新一代所谓低负荷发动机油SAE级5W-20、SAE5W-30或SAE0W-20，在手动或自动变速器用油方面也可以类似找到这种例子。

在开发能节省发动机燃料的润滑剂的同时，使用摩擦减低性添加剂变得更为重要：现代变速器和泵的外壳在其尺寸上明显更小，其被更差地冷却，且齿轮和轴承都必须承担更高负荷。因此，其运行温度远高于从前。结果是，两个相对移动的表面之间的摩擦接触具有减小的膜厚度，润滑剂和其中含有的添加剂必须能在这种混合摩擦条件下确保低的摩擦损失，并且保护表面不受磨损。

根据现有技术认为，典型的油溶性摩擦减低性润滑剂添加剂或者吸附在摩擦接触的金属表面上，或者形成所谓的反应层。前者通常由长链羧酸及其盐、酯、醚、醇、胺、酰胺和酰亚胺组成。这种摩擦改进剂的作用方式被认为是极性基团的排列，并相关地在摩擦接触中的表面上成膜。在真正的油膜失效时，这种薄膜阻止固体的接触。然而，极性相互作用如偶极-偶极相互作用或者氢桥键的实际机理和影响却没有最终弄清楚。

典型的形成反应层的摩擦改进剂是例如饱和脂肪酸酯、磷酸酯和三磷酸酯、黄原酸酯或含硫脂肪酸。所述种类还包括在摩擦接触中的摩擦学应力条件下不形成固体的而是形成具有高承载能力的液体的反应产物的化合物。其例子可提及不饱和脂肪酸、二羧酸的偏酯、二烷基邻苯二甲酸酯和磺化烯烃混合物。这种摩擦减低性添加剂的功能十分类似于所谓EP添加剂，其中在润滑缝隙中形成‘反应层’的过程必须已在较温和的混合摩擦条件下进行。

另外，有机金属化合物如二硫代膦酸钼和二氨基甲酸钼，有机铜化合物，以及某些固体润滑剂如石墨和MoS₂也可以在润滑剂中起摩擦减低性添加剂作用。

这些化合物的缺点是其十分昂贵的价格。此外，很多化合物具有很高极性，使得它们不能溶于全合成的润滑油。

含油溶性聚合物的润滑剂的摩擦性能是多篇专利文献和公开出版物的组成部分。在此，仅仅在少数情况下描述了具体摩擦性能与聚合物或VI改进剂或其结构的存在之间的关系：

JP05271331要求保护聚合物的制备方法及其在润滑剂中的使用。其中描述了α-烯烃和二价酸酯的共聚物，及其与链烷醇胺、环烷醇胺、杂环胺和聚亚烷基多元胺的反应。含有该无规共聚物的润滑剂相对于参比物，具有从0.1104降低到0.07134的摩擦系数，这例如在Falex摩擦测试（ASTM D2714）中体现出来。这些聚合物的缺点尤其是它们的制备复杂。

JP2000355695（US6426323）公开了用于连续自动变速器（CVT）的润滑剂组合物，其含有分散性的VI改进剂。在此，为了获得改进的氧化稳定性，优选使用具有分散性共聚单体的聚甲基丙烯酸烷基酯作为VI改进剂，这些共聚单体例如为甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯、2-甲基-5-乙烯基吡啶和N-乙烯基吡咯烷酮。这些润滑剂的摩擦试验以举例方式描述，但是没有研究上述VI改进剂的影响。

EP570073公开了作为润滑剂添加剂的含硼的聚丙烯酸烷基酯和聚甲基丙烯酸烷基酯，其同时具有VII和摩擦减低剂（摩擦改进剂）的作用。其中，作为摩擦减低性组分已知的环状硼化合物作为官能基团被无规引入常规PAMA-VI改进剂的侧链。作为相关试验，公开了SRV（振动-摩擦-磨损）和LFW-1摩擦计（ASTM D2714＝Falex试验）摩擦试验与商购PAMA VI改进剂相比的结果。这些共聚物的缺点是制备十分复杂，使得这些产品至今没有在商业上以较大规模使用。

EP286996（US5064546）要求保护一定环烷烃基基础油组成的润滑剂组合物，其含有0.01-5％的摩擦改进剂，并且特别适合于自动和连续变速器。特别是PAMA的VI改进剂作为附加组分被公开，但是它们的类型在配方的摩擦行为方面被评判为是不关键的。